南京医科大学：有前景的肝癌治疗靶点

10月18日，南京医科大学研究团队在期刊《Clinical and Translational Medicine》上发表了题为“PYCR1 promotes liver cancer cell growth and metastasis by regulating IRS1 expression through lactylation modification”的研究论文，本研究中，研究人员发现PYCR1的表达在HCC中显著升高，并且这种高表达与HCC患者的不良预后相关。敲除或抑制PYCR1在体内外均可抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭。此外，研究人员发现敲除或抑制PYCR1可以抑制HCC细胞的糖酵解，减少IRS1组蛋白H3K18的乳糖化，从而抑制IRS1的表达。综上，本研究发现PYCR1是影响肿瘤细胞代谢和基因表达的LC进展的关键调节因子。通过研究PYCR1抑制肺癌细胞增殖和转移的潜能，本研究确定了PYCR1是一个有前景的肝癌治疗靶点。

背景信息

肝癌（LC）在癌症发病率方面排名第七，在癌症相关死亡率方面排名第三，对全球范围内的公共卫生构成重大挑战。尽管在LC的诊断、治疗和分子特征研究方面做出了努力，但总体复发率和死亡率仍然很高。高病死率很大程度上归因于许多患者确诊时已为晚期，缺乏有效的治疗方案。复发和远处转移是晚期LC治疗失败的主要原因。因此，阐明LC发生发展的分子机制，寻找新的诊断和治疗靶点是势在必行的研究目标。

代谢涉及一系列复杂的生化过程，这些过程控制着能量的产生、生物合成以及细胞稳态，在肿瘤中发挥着关键作用。细胞代谢的改变，通常被称为代谢重编程，是癌细胞的一个标志性特征，使它们能够维持较高的增殖速度、逃避细胞凋亡并适应不利的肿瘤微环境。因为肝脏是人体的主要代谢器官，所以代谢途径的紊乱不仅是恶性转化的结果，也是LC发生和发展的推动力。与大多数其他类型的肿瘤一样，在LC中已经阐明了几种重要代谢途径的功能和机制及其对应的基因。LC中典型的代谢过程之一是瓦博格效应，它指的是在有氧条件下，细胞通过糖酵解途径而不是氧化磷酸化途径产生三磷酸腺苷（ATP）的能力。GLUT1和GLUT2是葡萄糖转运体家族的重要成员，在人类肝癌组织中比相邻组织有更高的表达水平。GLUT1的高表达水平与更差的预后相关。同样，HK2是己糖激酶家族的成员，据报道在肝癌组织中显著升高，其功能障碍会负面影响肝癌的生长和转移。除了加速有氧糖酵解外，还发现肝癌组织中葡萄糖的摄入速度更快。在肝癌细胞中，谷氨酸转运体中性氨基酸转运体SLC1A5的表达水平高于相邻的肝实质细胞，与不良预后显著相关。此外，一些研究报道，具有CTNNB1激活突变的肝癌细胞中谷氨酸合成酶和细胞内谷氨酸水平升高。高谷氨酸水平会激活mTORC1通路，增加肝癌细胞对mTORC1抑制剂的敏感性。

敲除或抑制PYCR1可抑制LC细胞体外生长和转移

CRISPR-Cas9基因编辑技术被用于构建稳定的PYCR1-敲除HepG2和HuH-7细胞。通过蛋白质免疫印迹实验验证了敲除效率。此外，研究人员在文献中发现了PYCR1的一种抑制剂，该抑制剂已在多个研究中使用并显示出显著效果。为了在体外验证PYCR1对LC细胞的影响，研究人员进行了多种表型分析实验。与细胞生长相关的实验包括CCK8和克隆形成实验。由CCK8实验的吸光度数据生成的细胞生长曲线显示，在PYCR1敲除/抑制后，LC细胞的增殖速率显著降低。此外，在克隆形成实验中，细胞形成的克隆数量也显著减少。因为细胞生长的改变主要受细胞周期和细胞凋亡的影响，因此研究人员接下来进行了EdU染色实验、细胞周期流式细胞术分析和细胞凋亡流式细胞术分析。EdU染色实验的结果显示，在LC细胞中敲除或抑制PYCR1后，增殖细胞的比例显著降低。此外，流式细胞术分析显示，在敲除或抑制PYCR1后，S期细胞的比例显著降低。细胞凋亡分析显示，在敲除或抑制PYCR1后，凋亡细胞的比例显著增加。这些结果表明，抑制或敲除PYCR1可抑制LC细胞的生长。

伤口愈合试验的结果显示，PYCR1敲除或抑制组LC细胞的迁移区域明显小于对照组。对于迁移和侵袭试验，在敲除/抑制PYCR1后，通过滤膜的细胞数量显著减少。这些结果初步表明，敲除/抑制PYCR1可显著降低LC细胞的侵袭能力。

敲除或抑制PYCR1会阻碍LC细胞在体内的生长和转移

研究人员使用了裸鼠异种移植模型和通过尾静脉注射诱导的小鼠肺转移模型来探究PYCR1敲除或抑制对LC细胞在体内的增殖和迁移/侵袭能力的影响。通过异种移植模型，研究人员观察到敲除组的肿瘤体积显著小于对照组，抑制剂组也呈现相似的趋势。此外，研究人员对异种移植组织进行了HE染色和Ki67染色。结果显示，在敲除或抑制PYCR1后，Ki67阳性细胞的百分比显著降低，这与预期相符。这些结果表明，在体内敲除或抑制PYCR1可抑制LC细胞的生长。在肺转移模型中，PYCR1敲除组的小鼠肺转移结节数量显著少于对照组小鼠。这些发现表明，在体内PYCR1敲除可减少LC细胞从尾静脉向肺部的迁移，并抑制LC细胞的迁移能力。为了进一步支持这些结果，研究人员从敲除组和抑制剂处理组的LC细胞中提取了蛋白质。然后，研究人员检测了与细胞增殖和周期相关的蛋白质、与迁移/侵袭相关的蛋白质以及与凋亡相关的蛋白质。这些结果与表型实验的结果一致，进一步证实了研究人员的结论。

PYCR1会影响体内肝癌细胞的生长和转移

总之，在LC细胞中敲低/抑制PYCR1导致细胞增殖和迁移/侵袭能力显著下降，但显著增加了细胞凋亡。这些发现支持研究人员之前的发现，并证实PYCR1在促进LC恶性进展中的作用。